富勒烯作为一类轻质、高强度、高模量的纳米材料,具有优异的力学性质。富勒烯是完全由碳原子构成的中空分子,根据其所含碳原子数的不同形状呈现球形、椭球形、柱形或管状。C₆₀是富勒烯家族中丰度最高也是最容易获得的一种分子构型,C₆₀是由60个碳原子构成的20个六元环和12个五元环链接组成的具有30个碳-碳双键的空心球状分子,与石墨烯存在同样的碳的六元环结构。根据C₆₀以上结构特点,本文提出了富勒烯球增强环氧复合材料构型,通过分子动力学方法研究了富勒烯球增强环氧复合材料的力学及热学性质。本文首先构建了富勒烯球增强体分子模型,通过分子动力学方法模拟环氧树脂和固化剂的实际固化过程得到了交联环氧树脂单胞模型,将富勒烯球嵌入到环氧树脂基体中得到了富勒烯球增强复合材料单胞模型,并对所得到的模型进行了结构优化。通过对环氧树脂单胞模型和复合材料单胞模型的密度分布曲线以及全原子径向分布函数曲线进行对比分析,研究发现C₆₀的添加会降低材料的密度,提高材料内C-H共价键和C-O共价键分布的概率密度。之后研究了富勒烯球增强复合材料的拉伸力学性质、压缩力学性质,研究发现添加7.33 wt%C₆₀的复合材料的拉伸极限强度和拉伸模量较纯环氧树脂分别有30.18%和14.28%的提升,压缩屈服强度和压缩模量较纯环氧树脂分别有15.28%和12.35%的提升。研究了固化度对复合材料力学性质的影响,研究发现复合材料的强度和模量均随着材料固化度的增高而增高。研究了C₆₀的含量对复合材料力学性质的影响规律,研究发现复合材料的强度和模量随着C₆₀的含量的增加会呈现先增高后降低的变化趋势。最后通过平衡态分子动力学方法计算了富勒烯球增强环氧复合材料的热导率,计算结果表明添加7.33 wt%C₆₀的复合材料的热导率较纯环氧树脂有20%的提升。研究了温度对富勒烯球增强复合材料热导率的影响,研究发现复合材料的热导率与温度成正比例关系,温度越高材料内分子的均方位移越大。研究了C₆₀的含量对复合材料热导率的影响规律,研究发现复合材料的热导率随着C₆₀的含量的增加呈现先增高后降低的趋势,并且C₆₀的含量会改变复合材料内分子均方位移的大小。